CN101297578B - 从无线局域网到蜂窝电话网络的硬越区切换 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于支持从无线局域网(WLAN)到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的系统和方法。所述方法包含:在用户终端(UT)与服务的WLAN之间建立链路,并经由所述WLAN链路建立呼叫;同时监视服务的蜂窝电话网络;将识别所述蜂窝网络内所述UT的信息转发给所述服务的WLAN;响应于丢失与所述服务的WLAN的所述链路,执行到所述蜂窝网络的硬越区切换;以及经由所述蜂窝网络继续所述呼叫。一般来说,如果所述WLAN能够将所述UT的身份传送到蜂窝电话,则可执行所述硬越区切换,因为所述蜂窝网络可确定所述UT的位置。通过所述UT在公共控制信道消息中接收资源分配来执行所述硬越区切换,所述公共控制信道消息例如是短消息服务(SMS)或寻呼消息。
Description
技术领域
本发明大体上涉及无线通信,且更确切地说涉及一种用于从无线局域网(WLAN)到蜂窝电话网络的硬越区切换的系统和方法。
背景技术
兼容IEEE 802.11、蓝牙(Bluetooth)的WLAN和大体上兼容IEEE 802.15的网络,例如无线个人局域网(WPAN)和超宽带(UWB)网络全都具有相对低功率的网络与高数据速率的特性。预想蓝牙和802.15网络会用于“个人空间”,例如办公室、房间或汽车,而802.11网络是以较大的功率电平操作,且意欲覆盖较大的地理区域。
所有上面提到的网络均可经启用以支持常规上与蜂窝电话相关联的无线通信服务,例如语音呼叫和数据串流。然而,蜂窝电话链路相对稳固,而WLAN链路则更容易发生中断。当蜂窝用户终端(UT)到达一小区地带的边界时,通常有足够的时间将正在进行的呼叫越区切换到毗邻的小区。WLAN热点或接入点(AP)之间的越区切换程序不像其在蜂窝网络中那样良好地建立。WLAN网络是设计用于分组数据通信,而不是用于实时语音通信。当传送数据时,与重新获得热点相关联的延迟没那么显著。
此外,WLAN覆盖计划通常不完整或者是零星的。此外,与热点相关联的小地理区域意味着UT几乎可能瞬间从强大的链路变为丢失覆盖范围。最终结果是,在可对另一接入点或网络进行任何种类的越区切换之前,WLAN链路所承载的呼叫容易遭到丢弃。
如果存在一种在WLAN网络链路丢失的情况下将正由WLAN链路承载的呼叫越区切换到蜂窝电话网络的硬越区切换程序,那么将会是有利的。
发明内容
因此,提供一种用于支持从WLAN到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的硬越区切换系统和方法。所述方法包含:在UT与服务的WLAN之间建立链路,并经由所述WLAN链路建立呼叫;同时监视服务的蜂窝电话网络;将在所述蜂窝网络内识别所述UT的信息转发给所述服务的WLAN;响应于丢失与服务的WLAN的链路,执行到蜂窝网络的硬越区切换;以及经由蜂窝网络继续呼叫。
一般来说,如果WLAN能够传送所述UT的蜂窝网络身份,则可执行硬越区切换,因为UT在蜂窝网络中的位置是已知的。举例来说,监视服务的蜂窝网络可能必然要监视蜂窝网络中的服务的基站收发器(BTS)。这个步骤必然需要蜂窝网络追踪UT的位置,原因在于UT与网络小区或登记区之间的控制信道通信。转发在蜂窝网络内识别UT的信息的步骤可包含根据UT登记的蜂窝网络的种类来转发例如与UT相关联的ESN、MEID、IMSI或MIN等信息。
更具体地说,通过UT在公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配来执行到蜂窝网络的硬越区切换,所述公共控制信道消息例如是短消息服务(SMS)或寻呼消息。接着,UT响应于公共控制信道消息而调谐到蜂窝网络中的所分配的信道。
下文提供上述方法和具有将呼叫从WLAN传递到蜂窝电话网络的硬越区切换能力的多模式便携式UT的额外细节。
附图说明
图1是支持将呼叫从无线局域网(WLAN)传递到蜂窝网络用户终端(UT)的硬越区切换程序的系统的示意性方框图。
图2是描绘在802.11热点和蜂窝网络两者中操作的UT的示意性方框图。
图3描绘WLAN到CDMA的UHDM类消息流程图。
图4是说明用于在多模式便携式UT中支持从WLAN到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的方法的流程图。
具体实施方式
图1是支持将呼叫从无线局域网(WLAN)传递到蜂窝网络的硬越区切换程序的系统的示意性方框图。系统100包括用户终端(UT)102和蜂窝服务器控制器(CSC)104。UT 102包括WLAN子系统106,以便通过UT 102与服务的WLAN 110之间的(无线)链路108建立呼叫。举例来说,UT可以是也有能力与WLAN通信的无线蜂窝电话。如本文中所使用,WLAN通常描述IEEE 802.11、IEEE 802.15或蓝牙网络。然而,所述系统不限于任何特定的网络类型。一般来说,UT WLAN子系统106将信息转发给服务的WLAN 110,所述信息在蜂窝网络112内识别UT 102。WLAN 110使用此信息将UT 102识别为蜂窝电话网络112中的经登记的单元。
UT 102也包括在服务的蜂窝电话网络112中登记并经由无线链路113监视所述蜂窝电话网络112的蜂窝子系统114。在WLAN 110丢弃呼叫(链路丢失)的情况下,蜂窝子系统114接收硬越区切换命令以经由蜂窝网络112继续呼叫。
CSC 104在线路116上具有与WLAN 110的接口,以便接收对所识别的UT 102的硬越区切换请求。UT在蜂窝网络中的位置是MSC/VLR(未图示)根据标准网络政策以常规方式追踪的信息。因为CSC已经获得了UT身份,且UT在蜂窝网络中的位置是已知的,所以CSC 104能够响应于硬越区切换触发而进一步起始对UT蜂窝子系统114的硬越区切换命令。下文在对图2的解释中提供关于WLAN和蜂窝网络的额外细节。
如上所述,UT 102是支持从WLAN到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的多模式便携装置。WLAN子系统106在UT与服务的WLAN 110之间建立链路108,并经由所建立的WLAN链路108建立呼叫。链路108也用于将在蜂窝网络112内识别UT的信息转发给服务的WLAN 110。举例来说,WLAN可能是IEEE 808.11、蓝牙或IEEE 802.15网络,且WLAN呼叫可采用例如分组数据、因特网语音协议(VoIP)或视频电话(VT)等格式。然而,UT未必限于任何特定的WLAN呼叫格式或网络类型。
WLAN子系统106转发以在蜂窝网络内识别UT的信息通常是UT的蜂窝网络身份。根据蜂窝网络类型,UT身份信息可以是与UT相关联的UT ESN、MEID、IMSI或MIN。电子序列号(ESN)是用来识别特定装置或硬件部分的号码。移动设备ID(MEID)同样是装置标识符。国际移动订户身份(IMSI)是用来识别蜂窝网络中的订户的号码(电话号码)。移动身份号码(MIN)是先前在北美网络中使用的10位号码,后来被IMSI取代。可使用其它类型的标识符,只要UT和蜂窝网络都了解所述标识符即可。
一般来说,可以说UT 102监视服务的蜂窝网络。当UT第一次获得蜂窝网络时,其必须执行登记程序。在这个程序中,UT向网络提供其当前位置(小区ID)。当UT 102在蜂窝网络内移动时,其可基于接收质量来改变其收听(监视)的小区。UT基于网络政策将位置信息提供回给蜂窝网络。举例来说,可在时间基础上或在登记区基础上进行这个操作,当然也已知其它程序。当网络需要到达(寻呼)UT时,其尝试最后得知的(报告的)小区或登记区。或者,可使用泛滥寻呼(flooding page)。因此,网络自身有能力到达UT。通常蜂窝网络小区的占据面积大于WLAN热点。因此,UT改变热点或丢失WLAN链路比其改变蜂窝网络小区的可能性大得多。
在起初以常规方式向蜂窝网络112登记之后,UT蜂窝子系统监视服务的小区或基站收发器(BTS)或与蜂窝网络中的基站控制器(BSC)相关联的一群小区(登记区)。这个监视功能意欲描述当UT经登记但并未主动参与蜂窝网络呼叫时,在UT与蜂窝网络之间发生的控制信道通信的常规模式。
除了这些常规报告程序之外,可启用系统以使得UT经由WLAN和蜂窝系统两者向CSC发送周期性报告,所述报告是关于其对周围蜂窝系统的接收。举例来说,每个报告可包含对UT接收到的四个最强的蜂窝小区的测量。CSC使用这些报告来更新UT的位置的纪录。在呼叫期间丢失WLAN链路的情况下,CSC可基于从经由WLAN和蜂窝网络两者接收到的更新中获得的信息来促进硬越区切换。在又一方面中,CSC主要依赖于经由WLAN网络接收的位置报告来更新UT在蜂窝网络中的位置。
本发明的系统和UT适用于任何种类的蜂窝网络。举例来说,蜂窝网络可以是码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)或通用移动电信系统(UMTS)网络。然而,本发明不限于仅仅这些蜂窝网络。
UT蜂窝子系统114响应于UT WLAN子系统106丢失与服务的WLAN 110的链路108而从蜂窝网络112接收硬越区切换命令。在接收到硬越区切换命令之后,蜂窝子系统114经由蜂窝网络112继续呼叫。
更具体地说,UT蜂窝子系统114在公共控制信道消息中接收硬越区切换命令以及蜂窝网络资源分配,所述公共控制信道消息例如是寻呼消息、SMS消息或多播SMS消息。然而,可在其它类型的控制消息中传送资源分配。响应于控制信道消息,蜂窝子系统114调谐到蜂窝网络内的所分配的业务信道。在建立了与BS 118相关联的服务的BTS(未图示)的业务信道连接之后,蜂窝子系统114向所述服务的BTS发送越区切换完成消息(HOCM)。
图2是描绘在802.11热点和蜂窝网络两者中操作的UT的示意性方框图。蜂窝网络112包括网络实体,其在本文被称作CSC 104,所述网络实体追踪UT 102,即使当UT正参与通过WLAN链路承载的呼叫时也是如此。UT 102监视蜂窝网络112和最有能力与UT通信的小区(BTS)。UT可以是双模式装置,其具有能够同时监视和链接到WLAN和蜂窝网络的两个射频(RF)收发器。或者,UT可以是单模式装置,其在你暂时停用与服务网络(即,WLAN)的链路时监视一个网络(即,蜂窝网络)。已经针对在IS-95或IS-2000蜂窝网络中操作的UT定义了这个程序。
当热点网络检测到无线电链路丢失时,经由因特网协议(IP)网络200向蜂窝网络、蜂窝网络112发送请求。具体地说,发送这样的请求:在UT 102与当前被监视的与BS 118相关联的BTS之间建立业务信道,所述BS 118已受到移动服务交换中心(MSC)202追踪。CSC 104指示向UT分配资源,并且还指示经由寻呼或其它控制信道将所述分配传送到UT。
如图所示,CSC 104是与MSC 202截然不同的实体。在一个方面中,CSC 104经配置以如同短消息服务中心(SMSC)一样操作。以此方式,可以SMS消息的形式向UT发送资源分配信息。在这个方面,UT具有SMS消息可发送到的、始终被登记的、所有终端都已知的且从不参与呼叫的地址。可将SMS消息格式化成类似于寻呼消息,其承载一个或一个以上包含UT ID的结构的阵列连同资源分配。一旦UT接收到这个SMS越区切换通知,其便可开始常规的越区切换程序,如同呼叫是在蜂窝网络中的BTS单元之间传递的一样。
在此情况下,蜂窝网络被限于将SMS消息发送到大的登记区域。系统可经优化以通过向每个登记区指派不同的UT地址而将UT与最好的BTS相关联。登记区被理解为是可作为与特定BSC相关联的BTS或BTS单元群组的蜂窝网络区域。UT和CSC事先知道与每个登记区相关联的唯一地址。这可通过使UT在其给CSC的监视报告中报告其当前的登记区来实现。在有些方面中,UT可在其改变其在蜂窝网络中的服务小区且同时由WLAN服务时向蜂窝网络发送更新。在另一方面中,当在WLAN中起始呼叫时,UT向蜂窝网络发送位置更新消息。在UT在呼叫期间丢失其WLAN链路的情况下,这些选项允许网络追踪UT位置到单个已知的小区。因此在丢失WLAN链路的情况下启用快速越区切换。
举例来说,可使用散列算法为每个登记区产生假地址。访问位置寄存器(VLR)数据库将包含使UT地址与特定登记区交叉引用的信息。常规上,VLR维护临时用户信息,例如当前位置,以便管理来自在其归属系统覆盖的区域之外的订户的请求。VLR收集路由信息并将其发送给MSC,这允许MSC连接到UT。
或者,CSC可将对UT的越区切换通知以广播/多播SMS机制发送到相关登记区,所述越区切换通知在本文中也称为通用越区切换方向消息(UHDM)类消息。这个方面可能需要提高目前并不支持的IS-41标准。虽然图2的实例系统特别描绘了802.11WLAN和CDMA无线网络,但应了解,本发明可以相似方式在其它类型的WLAN与其它类型的蜂窝网络之间实践。
图3描绘WLAN到CDMA的UHDM类消息的流程图。在常规的硬越区切换程序中,服务的BS响应于触发而起始对目标BS的硬越区切换。服务的BS一直等到在目标小区中设置了资源,然后通过发送UHDM来命令UT执行到指定BS的越区切换。通过上述热点结构,服务的WLAN网络无法向UT发送UHDM消息,因为越区切换触发只在UT与WLAN之间的链路已经丢失之后才发生。可用以下步骤序列来解释所述图。
通过与WLAN的通信,CSC起初检测到WLAN呼叫链路已经丢失。这个事件触发CSC启动从WLAN网络到蜂窝网络的越区切换程序。
CSC通过经由WLAN向MSC发送需要越区切换IOS消息来起始BSC之间的硬越区切换程序,所述消息提供从UT转发到CSC的CELL_ID信息。
MSC与目标BS通信以起始越区切换。
目标BS分配并设置供UT使用的业务信道。
一旦设置了业务信道,BS便用越区切换请求确认消息对MSC作出响应。
MSC通过发送IOS越区切换命令消息将越区切换参数转发给CSC。
CSC建立UHDM类消息(打包在SMS消息内),并起始对与目标BS相关联的众所周知的假MIN移动装置(UT)的SMS传输。CSC向MSC发送SMSREQ消息。
MSC以smsreq消息回到CSC作出响应。请注意,步骤7和8可与步骤1-6的执行并行执行,以便将等待时间减到最小。
CSC在SMDPP消息中向假MIN号码发送带有UHDM类消息的SMS。
MSC一旦接收到SMDPP消息便建立ADDS寻呼消息,并将其发送到假MIN已借以登记的目标BS。
BS向UT发送DBM消息。DBM包含带有UHDM类消息的SMS。
一旦UT在寻呼信道上接收到以其众所周知的假地址为地址的SMS消息,其便跳跃到CDMA模式。UT将其状态初始化成蜂窝活动状态,且当其检测到目标BS的F-FCH时,其向BS发送越区切换完成消息(HOCM)。
BS向MSC发送越区切换完成消息,指示越区切换已成功地完成。
一旦MSC接收到越区切换完成消息,其便向CSC发送清除命令。
CSC释放与呼叫相关联的所有资源,并用清除完成消息对MSC作出响应。
虽然图3特定描绘了802.11WLAN和CDMA无线网络消息流,但应了解,可以类似方式在其它类型的WLAN与其它类型的蜂窝网络之间实行本发明。
图4是说明在多模式便携式UT中支持从WLAN到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的方法的流程图。虽然为了清楚起见将所述方法描绘成带编号的步骤序列,但所述编号未必规定步骤的次序。应了解,可跳过、并行执行或无需维持严格的序列次序执行这些步骤中的某些步骤。方法在步骤400处开始。
步骤402在UT与服务的WLAN之间建立链路。举例来说,WLAN可以是IEEE802.11、IEEE 802.15或蓝牙网络。步骤404在蜂窝网络中登记UT,所述蜂窝网络例如是CDMA、GSM或UMTS网络。步骤406经由所建立的WLAN链路建立呼叫。举例来说,所述呼叫可采用分组数据、因特网语音协议(VoIP)或视频电话(VT)格式。步骤408与步骤406同时监视服务的蜂窝电话网络。举例来说,步骤408可监视服务的蜂窝网络区域,例如与BSC相关联的小区(BTS)或小区群组(登记区)。
步骤410将在蜂窝网络内识别UT的信息转发给服务的WLAN。举例来说,所述信息可以是与UT相关联的ESN、MEID、IMSI或MIN。步骤412响应于丢失与服务的WLAN的链路而执行从WLAN网络到蜂窝网络的硬越区切换。步骤414经由蜂窝网络继续所述呼叫。
在一个方面中,在步骤412中执行到蜂窝网络的硬越区切换包含子步骤。步骤412a在公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配,所述公共控制信道消息例如是寻呼消息、SMS消息或多播SMS消息。步骤412b响应于公共控制信道消息而调谐到蜂窝网络中所分配的业务信道。步骤412c响应于建立与服务的BTS的业务信道连接而向服务的BTS发送越区切换完成消息(HOCM)。通常,步骤402到414必须在约50到150毫秒的时帧内完成,否则呼叫便会丢失。
已经提供了一种用于将呼叫从WLAN传递到蜂窝网络的硬越区切换过程的系统和方法。已经提供了实例来说明本发明,尤其在CDMA和802.11网络的环境下。然而,本发明不限于仅这些实例。所属领域的技术人员将想到本发明的其它变化形式和实施例。
Claims (17)
1.一种用于支持从无线局域网到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的方法,所述方法包括:
在多模式便携式用户终端与服务的无线局域网之间建立链路;
经由所述建立的无线局域网链路建立呼叫;
同时监视服务的蜂窝电话网络;
将在所述服务的蜂窝电话网络内识别所述用户终端的信息转发给所述服务的无线局域网;
响应于蜂窝服务器控制器检测到所述服务的无线局域网丢失与所述用户终端的链路,接收由蜂窝服务器控制器发起的硬越区切换命令;
基于接收到所述硬越区切换命令,执行到所述服务的蜂窝电话网络的硬越区切换,其中执行所述硬越区切换进一步包括:
在公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配;
响应于所述公共控制信道消息,而调谐到所述蜂窝网络中的所分配的业务信道;以及
响应于与服务的基站收发器建立业务信道连接,而向所述服务的基站收发器发送越区切换完成消息;以及
经由所述服务的蜂窝电话网络继续所述呼叫。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述用户终端与所述服务的无线局域网之间建立所述呼叫包含:以从包括分组数据、因特网语音协议和视频电话的群组中选出的格式建立呼叫。
3.根据权利要求1所述的方法,其中在所述用户终端与所述服务的无线局域网之间建立所述呼叫包含:与从包括IEEE 808.11、蓝牙和IEEE 802.15网络的群组中选出的无线局域网建立所述呼叫。
4.根据权利要求1所述的方法,其中执行到所述蜂窝网络的所述硬越区切换包含:将所述呼叫交给从包括码分多址、全球移动通信系统和通用移动电信系统的群组中选出的蜂窝网络。
5.根据权利要求1所述的方法,其中同时监视服务的蜂窝网络包含:监视所述蜂窝网络中的所述服务的基站收发器;且
其中转发在所述蜂窝网络内识别所述用户终端的信息包含:转发从包括用户终端电子序列号、移动设备标识符、国际移动订户身份和移动身份号码的群组中选出的信息。
6.根据权利要求5所述的方法,其中监视所述蜂窝网络中的所述服务的基站收发器包含:在从包括小区和登记区(小区群组)的群组中选出的蜂窝网络区域内定位所述用户终端。
7.根据权利要求1所述的方法,其中在所述公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配包含:接收从包括寻呼消息、短消息服务消息和多播短消息服务消息的群组中选出的公共控制信道消息。
8.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:
在监视所述服务的蜂窝网络之前,在所述蜂窝网络中登记所述用户终端。
9.一种用于支持从无线局域网到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的系统,所述系统包括:
用户终端,其包括:
无线局域网子系统,其用于在所述用户终端与服务的无线局域网之间建立链路,经由所述建立的无线局域网链路建立呼叫,以及将在所述蜂窝网络内识别所述用户终端的信息转发给所述服务的无线局域网;以及
蜂窝子系统,其用于监视服务的蜂窝电话网络,接收硬越区切换命令,在公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配,响应于所述公共控制信道消息而调谐到所述蜂窝网络中的所分配的业务信道,响应于与服务的基站收发器建立业务信道连接而向所述服务的基站收发器发送越区切换完成消息,以及经由所述蜂窝网络继续所述呼叫;和
蜂窝服务器控制器,其具有与所述服务的无线局域网的接口,以便基于所述服务的无线局域网丢失与所述无线局域网子系统的链路而接受对所述用户终端的硬越区切换触发,并响应于所述硬越区切换触发而将硬越区切换命令传递到所述蜂窝子系统。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述无线局域网子系统以从包括分组数据、因特网语音协议和视频电话的群组中选出的格式与所述服务的无线局域网建立呼叫。
11.根据权利要求9所述的系统,其中所述无线局域网子系统与从包括IEEE 808.11、蓝牙和IEEE 802.15网络的群组中选出的无线局域网建立所述呼叫。
12.根据权利要求9所述的系统,其中所述蜂窝子系统监视从包括码分多址、全球移动通信系统和通用移动电信系统的群组中选出的蜂窝网络。
13.根据权利要求9所述的系统,其中所述蜂窝子系统监视所述蜂窝网络中的所述服务的基站收发器;且
其中所述无线局域网子系统通过转发从包括用户终端电子序列号、移动设备标识符、国际移动订户身份和移动身份号码的群组中选出的信息而转发在所述蜂窝网络内识别所述用户终端的信息。
14.根据权利要求13所述的系统,其中所述蜂窝子系统提供在从包括小区和登记区(小区群组)的群组中选出的蜂窝网络区域内的用户终端位置信息。
15.根据权利要求9所述的系统,其中所述蜂窝子系统在从包括寻呼消息、短消息服务消息和多播短消息服务消息的群组中选出的所述公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配。
16.根据权利要求9所述的系统,其中所述蜂窝子系统在监视所述服务的蜂窝网络之前向所述蜂窝网络登记。
17.一种用于支持从无线局域网到蜂窝电话网络的呼叫硬越区切换程序的设备,所述设备包括:
用于在用户终端与服务的无线局域网之间建立链路的装置;
用于经由所述建立的无线局域网链路建立呼叫的装置;
用于同时监视服务的蜂窝电话网络的装置;
用于将在所述服务的蜂窝电话网络内识别所述用户终端的信息转发给所述服务的无线局域网的装置;
用于响应于蜂窝服务器控制器检测到所述服务的无线局域网丢失与所述用户终端的链路而接收由蜂窝服务器控制器发起的硬越区切换命令的装置;
用于基于接收到所述硬越区切换命令执行到所述服务的蜂窝电话网络的硬越区切换的装置,其中用于执行所述硬越区切换的装置进一步包括:
用于在公共控制信道消息中接收蜂窝网络资源分配的装置;
用于响应于所述公共控制信道消息,而调谐到所述蜂窝网络中的所分配的业务信道的装置;以及
用于响应于与服务的基站收发器建立业务信道连接而向所述服务的基站收发器发送越区切换完成消息的装置;以及
用于经由所述服务的蜂窝电话网络继续所述呼叫的装置。
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